抗原 (antigen,ag)
第一节 抗原的概念和特点
一 抗原的性质 ( 一 ) 概念抗原 (antigen, Ag) 指所有能启动 激发和诱导免疫应答的物质, 其可被 T B 淋巴细胞表面的特异性受体 (TCR 或 BCR) 识别及结合, 激活 T/B 细胞产生应答产物 ( 特异性抗体或效应淋巴细胞 ), 并与之发生特异性反应
( 二 ) 特性 1. 免疫原性 (immunogenicity ) 刺激免疫系统启动免疫应答, 并且产生特异性抗体及致敏淋巴细胞的能力 2. 抗原性 (antigenicity), 也称免疫反应性能与免疫应答产物发生特异性结合的能力 ( 三 ) 完全抗原同时具备两个特性的抗原, 称为完全抗原
产生机体 Ag 两特性 Ag 应答产物 : 抗体和致敏淋巴细胞
( 四 ) 半抗原 (hapten): 只有免疫反应性 ( 结合 ), 而无免疫原性 ( 刺激 ) 的小分子物质, 又称不完全抗原 如药物 多糖 类脂等 ( 五 ) 载体 (carrier): 赋予半抗原具有免疫原性的蛋白质分子, 即为载体 即 : 半抗原 + 某些蛋白质 = 完全抗原
( 四 ) 半抗原 (hapten): 只有免疫反应性 ( 结合 ), 而无免疫原性 ( 刺激 ) 的小分子物质, 又称不完全抗原 如药物 多糖 类脂等 ( 五 ) 载体 (carrier): 赋予半抗原具有免疫原性的蛋白质分子, 即为载体 即 : 半抗原 + 某些蛋白质 = 完全抗原
二 抗原的特异性 特异性既表现在免疫原性上, 也表现在免 疫反应性上 特异性的物质基础是抗原表位 (epitope) 或 抗原决定簇 (antigen determinan
( 一 ) 表位或抗原决定簇表位 (epitope) 或抗原决定簇 (antigenic determinant) 是指存在于抗原分子中决定抗原特异性的特殊化学基团 其性质 数量和空间构象决定了抗原的特异性
抗原表位结合 相应淋巴细胞表面受体 相应抗体 表位是免疫细胞识别的标志及免疫反应具有特异性的物质基础 天然抗原 多个表位 半抗原 一个表位 天然蛋白质是良好的抗原, 一般含多个表位
抗原结合价能和相应抗体结合的功能性表位的数目 半抗原为单价, 天然抗原为多价 载体 (Carrier,C) : 大分子,Pro. 等 半抗原 (Hapten, H) : H1 H2 H3 完全抗原 (Ag) = C + nh 抗原分子表面能够与抗体结合的决定基数量
( 二 ) 种类 1. 按分子构型分两类 (1) 顺序表位 ( 决定簇 ) 1 一段顺序相连的氨基酸序列, 又称线性决定簇 ; 2 多存在于抗原分子的内部 3 一般不能启动免疫应答, 称为隐蔽性表位 4 可被 B T 细胞识别
(2) 构象表位 1 序列上不相连的多肽或多糖, 由空间构象形成的 ; 2 一般位于抗原分子的表面 3 易被相应的淋巴细胞识别, 启动免疫应答, 称为功能性表位 4 可被 B 细胞识别
顺序表位 构象表位
2. 按免疫细胞识别, 分两类 实验 :BSA 免疫动物抗 BSA 抗体 天然 BSA 结合抗 BSA 的抗体 刺激 T 细胞增殖 针对 BSA 的效应淋巴细胞 加热变性 BSA 不结合抗 BSA 抗体 刺激 T 细胞增殖 表明 :BSA 中含有两类不同性质的表位, 分 别称为 T 细胞表位和 B 细胞表位
(1)B 细胞表位 (B 细胞决定簇 ) a 构象决定簇或顺序决定簇 ; b 一般存在于抗原分子表面或转折处, 呈三级结构 c 可直接与 B 细胞抗原受体 (BCR) 结合, 被 B 细胞识别
(2)T 细胞表位 a 顺序决定簇 ; b 存在抗原分子的任何部位 ; c 需经抗原递呈细胞 (APC) 加工处理, 并与其 MHCⅡ 类分子结合后, 才能与 T 细胞抗原受体 (TCR) 结合, 被 T 细胞识别
T 细胞表位和 B 细胞表位的特性比较 T 细胞表位 B 细胞表位 表面受体 TCR BCR MHC 分子 需要 无需 表位性质 主要是线性短肽 天然多肽, 多糖 表位大小 8-12 个 aa(cd8 + Tc) 5-15 个 aa, 核苷酸 12-17 个 aa (CD4 + Th) 或 5-7 个单糖 表位类型 线性表位 构象和线性表位 表位位置 抗原分子任意部位 抗原分子表面 抗原种类 TD-Ag TD-Ag 和 TI-Ag
( 三 ) 共同抗原和交叉反应 1. 共同抗原 (common antigen): 两种不同的物质间有相同或相似的表位 ( 抗原决定簇 ), 称为共同抗原 2. 交叉反应 (cross-reaction): 抗体与具有相同或相似表位的其他抗原之间的反应, 称交叉反应 3. 异噬性抗原 (heterophilic antigen): 一类与种属无关, 存在于人. 动物. 微生物间的共同抗原 由 Forssman 发现, 又称 Forssman 抗原
特异性 反应
( 四 ) 半抗原 - 载体效应 半抗原 + 蛋白质载体 人工复合抗原 免疫 动物 产生针对半抗原的抗体 产生针对载体蛋白的抗体 在免疫应答中,B 细胞识别半抗原,T 细胞识 别载体表位 并以此将 T B 细胞连接起来, 共同发挥效应
第二节 影响抗原免疫原 性的因素 即 : 构成抗原的条件
一 异物性 : 是免疫原性的核心, 指免疫系统在其发育过程中未遇到的物质 ( 一 ) 抗原与自身成分相异 ( 异种物质 异体物质 ) ( 二 ) 未与宿主胚胎期免疫细胞接触过的自身物质 ( 隔绝的自身成分和修饰的自身成分 )
二 理化状态 ( 一 ) 化学性质及分子结构复杂天然抗原多为大分子有机物 一般蛋白质是良好的抗原 多糖及多肽也具有一定的免疫原性 ( 二 ) 分子量大 10 kd, 免疫原性较强, 反之较弱 ( 三 ) 特定分子构象 (conformation) 分子结构是指抗原分子中一些特殊化学基团的立体构象 立体构象改变, 免疫原性也变化
( 四 ) 易接近性 (Accesibility) 易接近性是指抗原表面这些特殊的化学基团与淋巴细胞表面相应受体相互接触的难易程度 易接近性常与这些化学基团在抗原分子中分布的部位有关 易接近性强的分子免疫原性也强 ( 五 ) 物理状态聚合状态强过单体 ; 颗粒抗原强过可溶抗原 三 机体因素 遗传 年龄 性别 生理状态 健康状况等因素
四 抗原进入机体的方式和途径 抗原进入机体的数量 途径 两次免疫间的时间间隔 次数以及免疫佐剂类型等都影响机体对抗原的应答 其由强及弱的规律为 : 皮内 > 皮下 > 肌肉 > 腹腔 ( 仅限于动物 )> 静脉 > 口服
第三节 抗原的分类
一 根据抗原刺激机体发生免疫应答过程中是否需要 T 细胞的协助分类 ( 一 ) 胸腺依赖性抗原 (thymus-dependent antigen,td-ag) 刺激机体产生抗体时需要 T 细胞帮助的抗原 ( 二 ) 胸腺非依赖性抗原 (thymus-independent antigen, TI-Ag)
TD-Ag 和 TI-Ag 的比较 特性特性 TD-Ag TI-Ag 组成 T, B 细胞表位 重复 B 细胞表位 T 细胞辅助 必需 无需 免疫应答 细胞, 体液免疫 体液免疫 抗体类型 多型 :IgG, IgM, IgA, IgD, IgE IgM 免疫记忆 Yes No
二 根据抗原与机体的亲缘关系分类 ( 一 ) 异种抗原 ( xenogenic antigen) ( 二 ) 同种异型抗原 (allogenic antigen) ( 三 ) 自身抗原 ( autoantigen ) ( 四 ) 独特型抗原 (idiotypic antigen) ( 五 ) 异噬性抗原 (heterophilic antigen)
三 依据抗原是否在抗原提呈细胞内合成 ( 一 ) 外源性抗原 (exogenous antigen): 来源于抗原提呈细胞外, 被抗原提呈细胞摄取. 加工处理的抗原 ( 二 ) 内源性抗原 (endogenous antigen): 在抗原提呈细胞内合成的抗原
四 其他分类方法 ( 一 ) 根据抗原组成不同分 : 蛋白质抗原 脂蛋白抗原等 ( 二 ) 根据抗原性质分 : 全抗原 半抗原 ( 三 ) 根据抗原获得方式分 : 天然抗原 人工抗原和合成抗原等
第四节非特异免疫刺激剂
一 佐剂 ( 一 ) 佐剂 (adjuvant) 又称免疫佐剂 (immunoadjuvant), 是一种非特异性免疫增强剂, 可预先或与抗原同时注入体内, 能增强机体对该抗原的免疫应答或改变免疫应答的类型
( 二 ) 免疫佐剂的类型根据成份来分类常见的有以下几种 : 1. 无机佐剂 : 如氢氧化铝 明矾 磷酸铝等 2. 有机佐剂 : 如微生物及其代谢产物等, 如 BCG LPS 3. 合成佐剂 : 如 PolyI:C PolyA:U 脂质体等 4. 油剂 : 如最著名的不完全弗氏佐剂 (FIA) 和完全弗氏佐剂 (FCA), 用于动物实验, 不能用于人体 5. 新型佐剂 : 如 C3d 纳米颗粒 细胞因子等
按照佐剂的作用方式来分, 可以分为 : 1. 不具有免疫原性的佐剂 : 能使抗原长时间存留于接种部位, 并缓慢 逐渐地向周围释放, 延长作用时间, 例如铝佐剂 2. 具有免疫原性的佐剂 : 与抗原一起对免疫细胞产生刺激作用, 如卡介苗 短小棒杆菌等 其他分类法
( 三 ) 佐剂的作用机制 1. 对抗原的作用 : (1) 改变抗原的理化性状, 使其免疫原性增强 (2) 人工结合上含有 T 细胞表位的载体 (3) 对于含有基因成分的抗原, 可以保护其不受体内各种降解酶的分解, 从而增强其免疫原性
2. 对免疫细胞的作用 : (1) 刺激单核 - 巨噬细胞系统, 增强其对抗原的处理和提呈能力 (2) 刺激淋巴细胞增殖与分化, 增强免疫应答 (3) 某些佐剂还能有效刺激 NK 细胞, 增强其杀伤活性
( 四 ) 佐剂的主要用途包括 : 1. 增强特异性免疫应答, 用于预防接种及制备动物抗血清 2. 作为非特异性免疫增强剂, 用于抗肿瘤与抗感染的辅助治疗 近年来, 临床上用作非特异免疫增强剂的有 HSP ISCOM IFA 等
二 超抗原 ( 一 ) 超抗原 (superantigen,sag) 是指一类可直接结合抗原受体, 只需极低浓度 (1~10ng/ml) 即可激活 2%~20%T 细胞或 B 细胞克隆, 并诱导强烈免疫应答的物质 它激活免疫系统不需要 APC 的加工处理 识别不受 MHC 分子限制, 可选择性结合 活化多克隆免疫活性细胞 无严格的抗原特异性
( 二 ) 种类 1. 根据化学成分分为 : 细菌性超抗原 : 某些细菌产生的外毒素属于外源性超抗原病毒性超抗原 : 分内源性和外源性 2. 根据来源分为 : 内源性超抗原外源性超抗原
T 细胞超抗原 无需抗原提呈细胞 (APC) 加工处理 T 细胞超抗原一端可直接与 APC 表面 MHC-Ⅱ 类分子抗原肽结合槽外侧结合, 另一端能与 T 细胞表面抗原受体 (TCR)β 链可变区 (Vβ) 外侧结合 其作用不受 MHC 限制 诱导的 T 细胞应答是通过分泌大量细胞因子而参与某些病理生理过程的发生与发展
B 细胞的超抗原 有葡萄球菌 A 蛋白 (SPA) 和人类免疫缺陷病毒 (HIV)gp120 其作用机制目前还不十分清楚
( 三 )SAg 的生物学意义 1. 毒性作用与诱导炎症反应 2. 自身免疫病 3. 免疫抑制 4. 抗肿瘤
三 丝裂原 ( 一 ) 丝裂原 (mitogen ) 又称有丝分裂原, 是指能够非特异多克隆刺激 T B 淋巴细胞发生有丝分裂的物质 此类物质可直接与静息 T B 淋巴细胞表面相应受体结合, 使之发生母细胞转化和有丝分裂, 而无需抗原提呈细胞参与 常见有 : 植物血凝素 (PHA) 刀豆蛋白(ConA) 美洲商陆丝裂原 (PWM) 脂多糖(LPS) 和葡萄球菌蛋白 (SPA) 等
作用于人和小鼠 T B 淋巴细胞的丝裂原 丝裂原 人小鼠 T 细胞 B 细胞 T 细胞 B 细胞 刀豆蛋白 A(ConA) + - + - 植物血凝素 (PHA) + - + - 美洲商陆 (PWM) + + + - 脂多糖 (LPS) - - - + 葡萄球菌蛋白 A (SPA) - + - -